(57)【要約】【課題】軽度なキズを目視検査にて容易に検出可能とする画像データの処理方法および処理プログラムを提供する。【解決手段】画素信号が階調数Ｎ（Ｎは正の整数）で表現された１画面分のＣＣＤ−ＲＡＷデータに対して、光学的黒信号を排除し、有効画素信号を各画素の色情報に応じて色分解する（ステップＳ１〜Ｓ３）。この後、以下のステップＳ４〜Ｓ８を色ごとに実行する。画素信号の平均値Ａおよび標準偏差σを算出する（ステップＳ４）。ｍｉｎ＝Ａ−３σ、ｍａｘ＝Ａ＋３σと定義し、範囲（ｍｉｎ≦ｘ≦ｍａｘ）を設定する（ステップＳ５）。この範囲外の画素信号を排除する（ステップＳ６）。この範囲内の画素信号を、Ｚ＝ｉｎｔ｛（Ｎ−１）（ｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）｝に従って階調変換する（ステップＳ７）。階調変換後の画素信号により画像を表示する（ステップＳ８）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子から出力され、各画素信号が所定の階調数で表現された１画面分の画像データにより画像を表示し、目視検査にて画素欠陥を検出するための画像データの処理方法において、
画素信号の平均値および標準偏差を算出する第１ステップと、
算出した平均値および標準偏差に基づいて範囲を設定する第２ステップと、
該範囲外の画素信号を排除する第３ステップと、
該範囲内の画素信号を、階調幅を広げるように階調変換する第４ステップと、
階調変換後の画素信号により画像を表示する第５ステップと、
を備えることを特徴とする画像データの処理方法。
【請求項２】
前記第２ステップは、該範囲の最小値をＡ−３σ、最大値をＡ＋３σ（Ａは前記平均値、σは前記標準偏差）とすることを特徴とする請求項１記載の画像データの処理方法。
【請求項３】
前記第４ステップは、該範囲の最小値が最小階調値、該範囲の最大値が最大階調値に変換されるように画像信号を階調変換することを特徴とする請求項１または２記載の画像データの処理方法。
【請求項４】
前記画像データから光学的黒信号を排除するステップをさらに備え、前記第１〜第５ステップは、前記画像データから光学的黒信号が排除された有効画素信号に対して行うことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の画像データの処理方法。
【請求項５】
前記画像データを各画素の色情報に応じてグループ分けするステップをさらに備え、前記第１〜第５ステップは、該グループごとに行うこと特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の画像データの処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか記載の画像データの処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データの処理方法および処理プログラムに関し、特に、目視検査により欠陥画素（キズ）の検出を行うための画像データの処理方法および処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの固体撮像素子から取得された画像には、本来の輝度値より高輝度側にシフトした白キズ、および、本来の輝度値より低輝度側にシフトした黒キズが存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このキズには、画像中に点在する点キズや線状に現れる線キズの他、画像中にシミやムラとなって現れるものなどがあり、キズの形状は様々である。また、キズには、その欠陥の原因や程度により、正常な画素の輝度分布との差が大きく重度なものから、該輝度分布との差が小さく軽度なものまである。点キズは重度なキズとして、線キズは軽度なキズとして現れることが多い。このようなキズの検出は、モニタ等に表示された画像を人が目視検査することによって行われている。
【特許文献１】特開２００４−２３６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目視検査でキズを検出するには、キズを視認しやすくするように、輝度レベルの調整（階調変換）を行い、輝度分布の階調幅（濃淡の段階、つまりコントラスト）を広げることが必要である。しかしながら、単純に、輝度分布の最大値を最大階調値（例えば２５５）に、輝度分布の最小値を最小階調値（０）にするように輝度レベルの調整を行うとすると、点キズのような重度なキズと線キズのような軽度なキズが共存する場合には、コントラストは十分に増大せず、軽度なキズを見逃してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、重度なキズと軽度なキズとが共存する場合に見逃しやすい軽度なキズを、目視検査にて容易に検出可能とする画像データの処理方法および処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の画像データの処理方法は、固体撮像素子から出力され、各画素信号が所定の階調数で表現された１画面分の画像データにより画像を表示し、目視検査にて画素欠陥を検出するための画像データの処理方法において、画素信号の平均値および標準偏差を算出する第１ステップと、算出した平均値および標準偏差に基づいて範囲を設定する第２ステップと、該範囲外の画素信号を排除する第３ステップと、該範囲内の画素信号を、階調幅を広げるように階調変換する第４ステップと、階調変換後の画素信号により画像を表示する第５ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
なお、前記第２ステップは、該範囲の最小値をＡ−３σ、最大値をＡ＋３σ（Ａは前記平均値、σは前記標準偏差）とすることが好ましい。
【０００８】
また、前記第４ステップは、該範囲の最小値が最小階調値、該範囲の最大値が最大階調値に変換されるように画像信号を階調変換することが好ましい。階調数をＮ（正の整数）とすると、最小階調値は０、最大階調値はＮ−１と表される。
【０００９】
また、前記画像データから光学的黒信号を排除するステップをさらに備え、前記第１〜第５ステップは、前記画像データから光学的黒信号が排除された有効画素信号に対して行うことが好ましい。
【００１０】
また、前記画像データを各画素の色情報に応じてグループ分けするステップをさらに備え、前記第１〜第５ステップは、該グループごとに行うことが好ましい。
【００１１】
また、本発明の画像データの処理プログラムは、上記いずれか記載の画像データの処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、画素信号の平均値および標準偏差基づいて範囲を設定し、この範囲外の画素信号を排除した後、この範囲内の画素信号を、階調幅を広げるように階調変換を行い、階調変換後の画素信号により画像を表示するので、重度なキズと軽度なキズが共存する場合においても、重度なキズが排除され、その他の軽度なキズを含む部分のコントラストが増大する。この結果、見逃しやすい軽度なキズを目視検査にて容易に検出することができる。
【００１３】
また、画像データを各画素の色情報に応じてグループ分けすることで、色によって輝度レベルが異なる場合であっても、各色成分について効率よくコントラストを増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１において、検査対象のＣＣＤイメージセンサ２は、複数のフォトダイオード（ＰＤ）１０と、ＰＤ１０の垂直列ごとに設けられ、各ＰＤ１０から読み出された電荷を垂直転送する複数の垂直転送ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１１と、各ＶＣＣＤ１１から出力された電荷を水平転送する水平転送ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）１２と、ＨＣＣＤ１２から出力された電荷を電圧信号（画像データ）に変換して出力する出力部１３とから構成されている。
【００１５】
ＰＤ１０は、平面形状がほぼ正八角形であり、ハニカム状に２次元配列されている。ＰＤ１０のうち、Ｒ、Ｇ、Ｂを記したものは受光用である。受光用のＰＤ１０は、図示せぬマイクロレンズおよびカラーフィルタ（原色フィルタ）を介して対応する色の光を受光し、光量に応じた信号電荷を蓄積する。なお、Ｒは赤色、Ｇは緑色、Ｂは青色を意味する。また、ＰＤ１０のうち、ＯＢを記したものは暗電流ノイズ検出用である。ノイズ検出用のＰＤ１０は、図示せぬ遮光膜によって遮光されており、熱などによって生じたノイズ電荷を蓄積する。なお、ＯＢはオプティカルブラック（光学的黒）を意味する。
【００１６】
図２は、受光用のＰＤ１０が含まれる有効画素領域１４と、暗電流ノイズ検出用のＰＤ１０が含まれるＯＢ領域１５との配置例を示す。ＯＢ領域１５は、有効画素領域１４の周囲を囲むように配置されている。出力部１３から出力される１画面分の画像データには、有効画素領域１４から出力される信号電荷が変換された有効画素信号と、ＯＢ領域から出力されたノイズ電荷が変換されたＯＢ信号とが含まれる。
【００１７】
図３において、検査システム２０は、光源２１、アナログ信号処理回路２２、Ａ／Ｄ変換器２３、テスタ２４、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２５、およびモニタ２６からなる。ＣＣＤイメージセンサ２は、パッケージ化された状態、あるいはウエーハ状態で所定位置にセットされる。
【００１８】
光源２１は、ＣＣＤイメージセンサ２の受光面に均一に光を照射する。アナログ信号処理回路２２およびＡ／Ｄ変換器２３は、ＣＣＤイメージセンサ２とテスタ２４との間に介在する図示せぬ基板上に設けられている。アナログ信号処理回路２２は、ＣＣＤイメージセンサ２から出力された画像データに対して、相関二重サンプリングやゲイン調整などのアナログ処理を施す。Ａ／Ｄ変換器２３は、アナログ処理が施された画像データをデジタル化し、８ビット（２５６階調）のデジタル信号とする。Ａ／Ｄ変換器２３から出力された画像データは、一般に、ＣＣＤ−ＲＡＷデータと呼ばれる。
【００１９】
テスタ２４は、コンピュータを内蔵し、書き換え可能なプログラムに基づいて電気的信号の送受信を行う測定装置であり、ＣＣＤイメージセンサ２、アナログ信号処理回路２２、およびＡ／Ｄ変換器２３の動作制御を行うとともに、Ａ／Ｄ変換器２３から１画面分のＣＣＤ−ＲＡＷデータを取得する。また、テスタ２４は、取得したＣＣＤ−ＲＡＷデータをＰＣ２５に入力する。
【００２０】
ＰＣ２５は、搭載された処理プログラム２７に基づいて、ＣＣＤ−ＲＡＷデータのデータ処理を行う。また、ＰＣ２５は、データ処理を施したＣＣＤ−ＲＡＷデータにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ごとに画像をモニタ２６上に表示する。
【００２１】
図４のフローチャートに沿って、ＰＣ２５が処理プログラム２７に基づいて行うＣＣＤ−ＲＡＷデータのデータ処理について説明する。まず、ＰＣ２５は、テスタ２４から１画面分のＣＣＤ−ＲＡＷデータを取得すると（ステップＳ１）、このＣＣＤ−ＲＡＷデータからＯＢ信号を排除し、有効画素信号のみとする（ステップＳ２）。この有効画素信号は、ＲＧＢＧＲＧＢＧ・・・という信号列となっており、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号は８ビット（２５６階調）で表現されている。図５（Ａ）は、この有効画素信号のヒストグラムを例示する。各色の輝度レベルが一様でない場合には、このように、ヒストグラムは、Ｒ，Ｇ，Ｂの異なる分布が重なり合ったものとなっている。
【００２２】
次いで、ＰＣ２５は、有効画素信号を各画素の色情報に応じて選別し、有効画素信号を、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分のそれぞれに分解（グループ分け）する（ステップＳ３）。図５（Ｂ）は、Ｒ成分のヒストグラムを示す。ほぼ正規分布に従うメインの分布の裾付近には線キズが存在し、メインの分布から突出したレベルに点キズが存在している。Ｇ成分およびＢ成分のヒストグラムも同様である。これ以降のステップは、Ｒ，Ｇ，Ｂの色ごと（グループごと）に実施する。
【００２３】
ＰＣ２５は、ヒストグラムの平均値Ａおよび標準偏差σを算出し（ステップＳ４）、ｍｉｎ＝Ａ−３σ、ｍａｘ＝Ａ＋３σと定義して、範囲（ｍｉｎ≦ｘ≦ｍａｘ）を設定する（ステップＳ５）。そして、ＰＣ２５は、有効画素信号から、上記範囲外（ｘ＞ｍａｘおよびｍｉｎ＞ｘ）の画素信号を排除し（ステップＳ６）、残りの範囲内の画素信号を、次式（１）に従って階調変換する（ステップＳ７）。
【００２４】
Ｚ＝ｉｎｔ｛（Ｎ−１）（ｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）｝  ・・・（１）
ここで、階調数Ｎは、２５６である。また、ｉｎｔ｛・・・｝は、括弧内の数値の少数部に対して、切り捨て、切り上げ、四捨五入などを行い、該数値を整数化する関数である。
【００２５】
図５（Ｂ）のヒストグラムは、この階調変換により、ｍｉｎが“０”（最小階調値）、ｍａｘが“２５５”（最大階調値）となるように拡大される。図５（Ｃ）は、階調変換が行われた後のヒストグラムを示す。この結果、点キズが排除され、線キズを含む分布の階調幅が拡大する（つまり、コントラストが増大する）。
【００２６】
この後、ＰＣ２５は、階調変換後の画素信号に基づき、色ごとにモニタ２６上に画像表示を行う（ステップＳ６）。図６は、この画像表示が行われたモニタ２６の画面２８を示す。各画像において、線キズと他の部分とのコントラストが増大しているため、目視によって容易に線キズを検出することができる。また、このとき、線キズと同様な軽度な欠陥画素を検出できることは言うまでもない。
【００２７】
なお、上記実施形態において、ＣＣＤイメージセンサ２に照射する光源２１の照度は適宜変更してよい。本発明は、ヒストグラムの平均値Ａおよび標準偏差σに基づいて、階調幅を広げる（コントラストを増大させる）範囲を決定するので、どのような輝度レベルの画像データであっても適切に処理を行うことができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、階調幅を広げる範囲をＡ−３σ≦ｘ≦Ａ＋３σとしているが、本発明はこれに限定されず、この範囲は適宜変更してよい。例えば、この範囲をＡ−２σ≦ｘ≦Ａ＋２σとしてもよい。さらに、標準偏差σを用いず、数値Ｎを用いて、この範囲をＡ−Ｎ≦ｘ≦Ａ＋Ｎとしてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、設定した範囲を上記式（１）に従って階調変換を行っているが、本発明はこれに限定されず、階調幅を広げるものであれば、変換式は適宜変更してよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、検査対象のＣＣＤイメージセンサ２をテスタ２４によって駆動することによって取得した画像データをＰＣ２５に入力して上記データ処理を行っているが、本発明はこれに限定されず、このデータ処理をテスタ２４に内蔵されたコンピュータによって行ってもよい。また、テスタ２４を用いず、ＣＣＤイメージセンサ２を内蔵したデジタルカメラなどの撮影装置によって取得された画像データをＰＣ２５に入力して上記データ処理を行ってもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、検査対象の固体撮像素子としてＣＣＤイメージセンサ２を例に挙げているが、本発明はこれに限定されず、ＣＭＯＳイメージセンサなどの他の固体撮像素子を検査対象とすることも可能である。
【００３２】
また、上記実施形態では、カラー画像データを生成するために、カラーフィルタとして原色フィルタを用いているが、本発明はこれに限定されず、補色フィルタを用いてもよい。また、本発明は、カラー画像データに限られず、モノクロ画像データにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ＣＣＤイメージセンサの構成を示す図である。
【図２】有効画素領域とＯＢ領域との配置例を示す図である。
【図３】検査システムの構成を示すブロック図である。
【図４】ＣＣＤ−ＲＡＷデータのデータ処理手順を説明するフローチャートである。
【図５】画素信号のヒストグラムであり、（Ａ）は、ＯＢ信号排除後の有効画素信号のヒストグラム、（Ｂ）は色分解後のＲ成分のヒストグラム、（Ｃ）は階調変換後のＲ成分のヒストグラムである。
【図６】階調変換後の画素信号を色ごとに画像表示した画面を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
２  ＣＣＤイメージセンサ
１４  有効画素領域
１５  ＯＢ領域
２０  検査システム
２１  光源
２２  アナログ信号処理回路
２３  Ａ／Ｄ変換器
２４  テスタ
２５  ＰＣ
２６  モニタ
２７  処理プログラム
２８  画面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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